气动比例控制汽车座椅刚度试验机设计+CAD图纸(5)
（3）交流伺服电机 交流伺服电机结构较简单，体积较小，运行可靠，使用文修方便，价格比直流伺服电机便宜，但高于步进电机。随着可关断晶闸管 GTO，大功率晶闸管 GTR 和场效应管 MOSFET 等电子器件、脉冲调宽技术和计算机控制技术的发展，交流伺服电机在调速性能方面可以与直流电机媲美。采用 16 位CPU+32 位 DSP 三环（位置、速度、电流）全数字控制，增量式码盘的反馈可达到很高的精度。三倍过载输出扭矩可以实现很大的启动功率，提供很高的响应速度。
（4）液压伺服马达 液压伺服马达具有较大的功率/体积比，运动比较平稳，定位精度较高，负载能力也比较大，能够抓住重负载而不产生滑动，从体积、重量及要求的驱动功率这几项关键技术考虑，不失为一个合适的选择方案。但是，其费用较高，而且其液压系统经常出现漏油现象，文护不方便。
本设计综合分析后，移动装置和各关节都决定采用混合式步进电机。
3.1.2传动方式设计
在机械臂的回转结构中，齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。它有如下特点：
1）能保证传动比稳定不变；
2）能传递很大的动力；
3) 结构紧凑、效率高；
4)制造和安装的精度要求较高；
5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重。
链传动是由两个具有特殊齿形的齿轮和一条闭合的链条所组成，工作时主动连轮的齿与链条的链节相啮合带动与链条相啮合的从动链轮传动。链传动的特点如下：
1）能保证较精确的传动比（和皮带传动相比较）；
2）可以在两轴中心距较远的情况下传递动力（与齿轮传动相比）；
3）只能用于平行轴间传动；
4）链条磨损后，链节变长，容易产生脱链现象。
链条传动主要用于传动比要求较准确，且两轴相距离较远，而且不宜采用齿轮的地方。
丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％～40％)。滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制造成本高，不能自锁，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92％～98％)，精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长，因此在机电一体化系统中得到大量广泛应用。
综上所诉：本设计决定采用点动控制机械手，其驱动方式为机械式机械手，驱动结构为步进电机，回转结构采用齿轮传动、链传动混用，横向移动采用丝杠螺母机构，即机械手腰部平移用丝杠螺母结构；大臂俯仰采用齿轮传动；小臂俯仰采用链传动，步进电机位于腰部；腕部俯仰采用链传动，步进电机位于小臂；腕部安装气缸。整体结构图如下：
3.2 方案描述
机械手本体由底座，腰部，大臂，小臂，手腕，气缸，和驱动装置组成。参考同类机械手的性能参数，进行主尺寸和运动范围的确定，考虑到机构可行前提下有尽可能大的作业范围。根据设计的要求及使用的范围，定出该机械手的主要性能参数如表2-1所示，其中θ1代表大臂俯仰角度，θ2代表小臂俯仰角度，θ3代表手腕转动角度。
表2-1机械手主要性能参数
自由度 大臂长（mm） 小臂长（mm） 腕部长度（mm） 腰部长度（mm）
θ1 θ2 θ3
0-90 0-90 -60-60 600 500 100 300